• Nie Znaleziono Wyników

The Physicochemical and Antibacterial Properties of Chitosan-Based Materials Modified with Phenolic Acids Irradiated by UVC Light

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "The Physicochemical and Antibacterial Properties of Chitosan-Based Materials Modified with Phenolic Acids Irradiated by UVC Light"

Copied!
16
0
0

Pełen tekst

(1)

Article 

The Physicochemical and Antibacterial Properties of Chitosan‐

Based Materials Modified with Phenolic Acids Irradiated by  UVC Light 

Beata Kaczmarek‐Szczepańska 1,*, Marcin Wekwejt 2, Olha Mazur 1, Lidia Zasada 1, Anna Pałubicka 3    and Ewa Olewnik‐Kruszkowska 4 

1  Department of Biomaterials and Cosmetics Chemistry, Faculty of Chemistry, Nicolaus Copernicus Univer‐

sity in Torun, 87‐100 Toruń, Poland; 289185@stud.umk.pl (O.M.); 296559@stud.umk.pl (L.Z.) 

2  Department of Biomaterials Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Ship Technology, Gdańsk  University of Technology, 80‐008 Gdańsk, Poland; marcin.wekwejt@pg.edu.pl 

3  Department of Laboratory Diagnostics and Microbiology with Blood Bank, Specialist Hospital in Kości‐

erzyna, 83‐400 Kościerzyna, Poland; apalubicka@op.pl 

4  Physical Chemistry and Physicochemistry of Polymers, Faculty of Chemistry, Nicolaus Copernicus Univer‐

sity in Torun, 87‐100 Toruń, Poland; olewnik@umk.pl 

*  Correspondence: beata.kaczmarek@umk.pl; Tel.: +48‐56‐611‐48‐33 

Abstract: This paper concerns the physicochemical properties of chitosan/phenolic acid thin films  irradiated  by  ultraviolet  radiation  with  wavelengths  between  200  and  290  nm  (UVC)  light.  We  investigated the preparation and characterization of thin films based on chitosan (CTS) with tannic  (TA),  caffeic  (CA)  and  ferulic  acid  (FA)  addition  as  potential  food‐packaging  materials.  Such  materials were then exposed to the UVC light (254 nm) for 1 and 2 h to perform the sterilization  process. Different properties of thin films before and after irradiation were determined by various  methods  such  as  Fourier  transform  infrared  spectroscopy  (FTIR),  scanning  electron  microscopy  (SEM),  atomic  force  microscopy  (AFM),  differential  scanning  calorimeter  (DSC),  mechanical  properties and by the surface free energy determination. Moreover, the antimicrobial activity of the  films and their potential to reduce the risk of contamination was assessed. The results showed that  the phenolic acid improving properties of chitosan‐based films, short UVC radiation may be used  as sterilization method for those films, and also that the addition of ferulic acid obtains effective  antimicrobial activity, which have great benefit for food packing applications. 

Keywords: chitosan; phenolic acids; thin films; UVC light   

1. Introduction 

The detrimental activity of microbes of various types is one of the main reasons for  the emergence of most human diseases. Bacterial, viral and fungal infections often result  from  lack  or  improperly  performed  decontamination  processes,  which  remains  in  contradiction to the existing standards and regulations. Inadequate tools, air and various  surfaces used when dealing with sterile tissues are the sources of pathogens [1]. Therefore,  the selection of an appropriate decontamination method is an extremely important stage  in the process of designing materials applied for packaging. The expected effect can also  be  achieved  by  the  appropriate  preparation  of  the  material  for  sterilization,  process  conditions and subsequent storage if certain provisions are followed [2]. 

Chitosan is the polysaccharide which found widely used in biomaterials as it may be  isolated from food industry byproducts [3]. It is safe and nontoxic, thereby, it may have  contact  with  human  tissues.  The  main  disadvantage  of  chitosan  is  its  low  stability.  It  provides the need to cross‐link chitosan by use cross‐linkers [4]. Different compounds had  been  already  proposed  as  effective  cross‐linkers  for  chitosan  [5–7].  To  not  change  the 

Citation: Kaczmarek‐Szczepańska,  B.; Wekwejt, M.; Mazur, O.; Zasada,  L.; Pałubicka, A.; Olewnik‐ 

Kruszkowska, E. The   

Physicochemical and Antibacterial  Properties of Chitosan‐Based    Materials Modified with Phenolic  Acids Irradiated by UVC Light. Int. 

J. Mol. Sci. 2021, 22, 6472. 

https://doi.org/10.3390/ijms22126472 

Academic Editor: Ana María    Díez‐Pascual 

Received: 18 May 2021  Accepted: 14 June 2021  Published: 16 June 2021 

Publisher’s  Note:  MDPI  stays  neutral  with  regard  to  jurisdictional  claims  in  published  maps  and  institutional affiliations. 

 

Copyright:  ©  2021  by  the  authors. 

Licensee  MDPI,  Basel,  Switzerland. 

This  article  is  an  open  access  article  distributed  under  the  terms  and  conditions of the Creative Commons  Attribution  (CC  BY)  license  (http://creativecommons.org/licenses /by/4.0/). 

(2)

valuable biological properties of chitosan natural compounds as potential chitosan cross‐

linkers has been searched. 

Polyphenols  are  natural  compounds  which  are  nowadays  considered  as  safe  for  medical  application  [8].  They  are  able  to  form  strong  hydrogen  bonds  with  polymers,  thereby,  are  considered  as  effective  cross‐linkers  for  polysaccharides  and  proteins  [9]. 

Various polyphenols had been already studied as chitosan crosslinkers as tannic acid [10],  gallic acid [11], ellagic acid [12], caffeic acid [13], ferulic acid [14], etc. The novelty aspect  concerns studying this influence of UVC irradiation on chitosan‐based films modified by  phenolic acids which may function as chitosan cross‐linkers as well as antioxidant agents  [15,16].  Chitosan/phenolic acid‐based  materials may find  potential  applications in  food  technology, as encapsulating agents, biomaterials, bioadsorbents or coatings [17–19]. In  this  study,  we  have  made  an  attempt  to  determine  the  influence  of  UVC  light  on  the  properties  of  thin  films  obtained  from  chitosan  modified  by  different  phenolic  acids: 

ferulic, caffeic and tannic acid. 

2. Results 

2.1. Fourier Transform Infrared Spectroscopy—Attenuated Total Reflectance (FTIR–ATR)  The spectra obtained for the chitosan‐based films modified by phenolic acids are of  a similar shape (Figure 1). All the characteristic peaks for chitosan are observed. A strong  band in the 3329 cm−1 region corresponds to N‐H and O‐H stretching. The bands at around  2921  and  2851  cm−1  can  be  attributed  to  symmetric  and  asymmetric  stretching  of  C‐H,  respectively. All these bands are characteristic of polysaccharides. A peak at 1641 cm−1 is  observed  on  each  spectrum,  which  confirms  the  presence  of  residual  N‐acetyl  groups  (C=O stretching of amide I) and 1321 cm−1 (C‐N stretching of amide III). Furthermore, the  peak corresponds to N‐H bending of amide II to the one observed at 1531 cm−1. The CH2  bending and CH3 symmetrical deformations presence corresponds to the band at 1373 and  1314 cm−1. The band at 1062 cm−1 corresponds to the C‐O stretching [20]. All the peaks are  present in the spectra of the pure chitosan films as well as  those  modified  by phenolic  acids with no difference. It suggests that only hydrogen bonds are formed between chi‐

tosan and phenolic acid and they do not cause structural changes. When compared, the  spectra of each film before and after irradiation present no significant changes resulting  from exposure to UVC light. It allows making an assumption that the proposed steriliza‐

tion method by UVC is safe and does not bring about chitosan/phenolic acid structural  changes. 

 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(3)

 

 

 

 

Figure 1. FTIR‐ATR spectra of (A) CTS with and without FA, CA, TA and before and after  irradiation of CTS (B), CTS+FA (C), CTS+CA (D), CTS+TA (E) for 1 and 2 h. 

   

Downloaded from mostwiedzy.pl

(4)

2.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 

Scanning electron microscope images of the films cross‐sections at the magnification  of 10,000× are shown in Figure 2. It was found that the addition of phenolic acids changes  the films structure when compared to that of the pure chitosan sample (images A,D,G,J). 

A film obtained from  chitosan  is porous  and  its morphology is  not  homogeneous.  It is  typical of polysaccharide films obtained by the solvent evaporation technique [21]. The  microstructure  of  the  films  obtained  from  chitosan  modified  by  phenolic  acid  is  characterized by greater homogeneity, with no presence of visible pores. We assume that  the  cross‐linking  effect  of  phenolic  acids  influences  changing  the  chitosan  structure  by  hydrogen bonds formation. In each sample, the surface is smooth and flat, without any  cracks. After irradiation, we observed small crashes in the CTS+CA and CTS+TA films. 

     

     

     

     

Figure 2. SEM images of cross‐section morphology of the films (chitosan (A–C) modified by ferulic  acid  (D–F),  caffeic  acid  (G–I)  and  tannic  acid  (J–L))  before  and  after  1  and  2  h  irradiation  (the  presented images are representative for 5 specimens). 

2.3. Atomic Force Microscopy (AFM) 

As  can  be  clearly  seen,  the  surface  topography  changes  result  from  the  material  composition  modification  as  well  as  exposure  to  UV  light.  The  surface  properties  of  materials  are  important  when  considering  their  application  since  they  affect  the  interactions between microorganisms and materials surface [22]. The addition of phenolic 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(5)

acids to chitosan causes a decrease in roughness parameters, both Ra and Rq (Table 1). It  may be observed that the films exposure to UVC for 1 h increases the surface roughness  in each kind of sample. However, 2 h long irradiation brought about the opposite effect,  i.e., roughness decreases in comparison to that of the non‐irradiated samples. When TA  and CA are added, the films surface presents the greatest smoothness (Figure 3). 

Table 1. Roughness parameters (Ra and Rq) of chitosan films modified by ferulic, caffeic and  tannic acid before and after 1 and 2 h irradiation (n = 5; * significantly different from non‐

irradiated—p < 0.05; # significantly different from control—CTS—p < 0.05). 

Specimen  Ra [nm]  Rq [nm] 

0 h  1 h  2h  0 h  1 h  2 h 

CTS  74.1 ± 0.2  99.4 ± 0.1 *  65.9 ± 0.3 *  88.3 ± 0.2  122.0 ± 0.1 *  79.5 ± 0.2 *  CTS+FA  59.9 ± 0.1 #  85.1 ± 0.2 *,#  48.5 ± 0.2 *,#  72.2 ± 0.3 #  103.0 ± 0.2 *,#  61.1 ± 0.3 *,# 

CTS+CA  23.7 ± 0.1 #  30.4 ± 0.2 *,#  16.5 ± 0.2 *,#  30.8 ± 0.2 #  37.4 ± 0.3 *,#  20.8 ± 0.4 *,# 

CTS+TA  22.5 ± 0.2 #  29.9 ± 0.3 *,#  19.5 ± 0.4 *,#  28.6 ± 0.2 #  39.0 ± 0.3 *,#  23.3 ± 0.3 *,# 

 

Specimen  0 h  1 h  2 h 

CTS 

 

CTS+FA 

 

CTS+CA 

CTS+TA 

Figure 3. AFM three‐dimensional images (5 × 5 μm) of chitosan films modified by ferulic, caffeic  and tannic acid before and after 1 and 2 h irradiation (the presented images are representative for  5 specimens). 

2.4. Differential Scanning Calorimeter (DSC) 

For each kind of sample, the first peak is observed at the temperature value in the  range 81–93 °C, in dependence on a material composition (Table 2). The phenolic acids  addition reduces the T1 values; the lowest temperature was observed for chitosan with  tannic acid. The enthalpy for this process is in the range 0.84–1.06 mW/mg. The positive 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(6)

ΔH values suggest that the processes are endogenic; thereby, they are a consequence of  the material decomposition. There are no significant temperature and enthalpy changes  in  samples  irradiated  for  1  and  2  h.  Interesting  observations  can  be  made  when  the  temperature  and  enthalpy  for  the  second  peak  are  compared.  For  pure  chitosan,  the  second  peak  is  observed  at  the  temperature  around  191  °C  with  the  enthalpy  0.3684  mW/mg. In the case of films containing phenolic acids mentioned above, the peak is not  observed for nonirradiated materials and after 1 h exposure to UVC. However, it should  be emphasized that for films after 2 h of UVC irradiation, the second peak occurs in the  temperature range 124 °C for chitosan with caffeic acid, 174 °C with ferulic acid and 196 

°C with tannic acid, each with ΔH > 0. 

Table 2. The maximum temperature of the thermal process (T) and enthalpy of the processes (ΔH)  measured during the samples heating by differential scanning calorimetry (n = 5). 

Specimen  T1 [°C]  ΔH [mW/mg]  T[°C]  ΔH [mW/mg] 

0h  1 h  2 h  0 h  1 h  2 h  0 h  1 h  2 h  0 h  1 h  2 h  CTS  93.3  77.6  80.3  0.974  1.274  0.871  191.8  193.8  ‐  0.368  0.328  ‐  CTS+FA  86.9  90.4  77.1  1.062  0.980  1.024  ‐  ‐  174.0  ‐  ‐  0.221  CTS+CA  86.2  80.2  80.9  0.841  1.036  0.666  ‐  ‐  124.3  ‐  ‐  0.733  CTS+TA  81.1  80.6  83.2  0.888  1.068  0.792  ‐  ‐  196.4  ‐  ‐  0.203 

2.5. Mechanical Properties 

Mechanical properties are important when considering thin films use as packaging  materials.  Mechanical  parameters  as  Young  Modulus,  maximum  tensile  strength  and  elongation  at  break  were  determined  (Figure  4)  with  the  use  of  the  universal  testing  machine. First of all, it may be noticed that the phenolic acids addition affected the Young  Modulus. The highest Emod value was observed for the material composed of chitosan  and ferulic acid. Secondly, the irradiation by UVC slightly modified the Young Modulus  of CTS and CTS+FA (after 1 h) as well as CTS+FA and CTS+TA (after 2 h). For chitosan, it  increased twice after 1 h as a result of the photocross‐linking process. However, in the case  of  films  modified  by  phenolic  acids,  a  decrease  in  Young  Modulus  is  clearly  seen. 

However, different correlations may be noticed for chitosan. Where the irradiation of pure  chitosan for 1 and 2 h results in the improvement of σmax, the elongation at break of films  obtained from CTS+TA is higher, but for CTS+FA and CTS+CA dl is lower; however, the  UVC radiation does not cause any significant changes. 

 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(7)

 

 

Figure 4. The Young Modulus (A), maximum tensile strength (B) and elongation at break (C) of  films based on chitosan (CTS) with ferulic (FA), caffeic (CA) and tannic acid (TA) of samples non‐

irradiated and irradiated for 1 and 2 h (n = 10, mean ± SD, * significantly different between the  groups—p < 0.05). 

2.6. Surface Free Energy 

The contact angle for glycerin as the hydrophilic solution was measured to determine  the wettability of the film surface. The UVC irradiation decreases the wettability of the  films based on chitosan with and without phenolic acids. The dangling bonds are exposed  on the material surface and determine the surface free energy (Table 3) which controls the  cells‐material  interactions.  To  better  observe  adhesion  to  the  surface,  is  should  be  minimalized.  High  surface  free  energy  inhibits  the  cell‐material  interactions.  A  polar  component gives information about wetting of the solid by a liquid [23]. The addition of  phenolic acids to chitosan results in the increase in the polar component which suggests  that the hydrophilicity of film increases. The presence of many hydroxyl groups in the  phenolic  acids  structure  indicates  the  hydrophilicity  change.  In  general,  there  is  no  constant trend to change surface parameters in dependence on the type of phenolic acid. 

The  surface  free  energy  slightly  increases  when  a  sample  is  exposed  to  UVC  light. 

Thereby, we may assume that 1 and 2 h irradiation do not cause changes in the surface  properties including surface free energy, dispersive and polar component. 

Table 3. The contact angle for glycerin (θG), for diiodomethane (θI), the surface free energy  (IFT(s)), its polar (IFT(s,D)) and dispersive (IFT(s,D)) components of films based on chitosan (CTS)  with ferulic (FA), caffeic (CA) and tannic acid (TA) of samples non‐irradiated and irradiated for 1  and 2 h (n = 5; * significantly different from non‐irradiated—p < 0.05; # significantly different from  control—CTS—p < 0.05). 

Specimen  θ[°]  θ[°]  IFT(s) [mJ/m2 IFT(s,D) [mJ/m2 IFT(s,P) [mJ/m2 non‐irradiated 

CTS  89.80 ± 3.98  59.54 ± 1.18  28.39 ± 0.44  27.02 ± 0.30  1.36 ± 0.15  CTS+FA  84.37 ± 3.07 #  61.50 ± 0.49 #  27.68 ± 0.32 #  24.40 ± 0.15 #  3.29 ± 0.17 #  CTS+CA  94.15 ± 1.55  62.68 ± 0.49 #  26.71 ± 0.16 #  25.95 ± 0.12 #  3.76 ± 0.04 # 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(8)

CTS+TA  81.60 ± 1.09 #  56.33 ± 0.75 #  30.58 ± 0.24 #  27.15 ± 0.17  3.44 ± 0.07 #  1 h 

CTS  80.14 ± 1.27 *  54.28 ± 2.13 *  31.78 ± 0.62 *  28.13 ± 0.48 *  3.64 ± 0.14 *  CTS+FA  77.60 ± 1.92 *  52.34 ± 0.72 *  33.08 ± 0.31 *,#  28.76 ± 0.18 *,#  4.32 ± 0.13 *,# 

CTS+CA  88.58 ± 3.54 *,# 63.48 ± 0.69 #  26.26 ± 0.35 *,#  24.07 ± 0.19 *,#  2.19 ± 0.16 *,# 

CTS+TA  78.37 ± 1.03 *  54.77 ± 1.20  31.82 ± 0.37 *    27.38 ± 0.27 #  4.44 ± 0.10 *,# 

2 h 

CTS  71.47 ± 0.31 *  53.08 ± 0.53 *  34.16 ± 0.17 *  26.80 ± 0.12  7.36 ± 0.05 *  CTS+FA  69.67 ± 0.90 *,# 49.46 ± 1.81 *,#  36.10 ± 0.57 *,#  28.64 ± 0.41 *,#  7.46 ± 0.17 *,# 

CTS+CA  88.00 ± 0.95 *,# 60.42 ± 0.34 *,#  27.92 ± 0.12 *,#  25.98 ± 0.08 #  1.94 ± 0.04 *,# 

CTS+TA  78.05 ± 1.46 *,# 54.84 ± 0.58 *  31.39 ± 0.23 *,#  27.99 ± 0.14 *,#  3.39 ± 0.09 *,# 

2.7. Bacterial Growth Inhibition 

The addition of phenolic acids into chitosan films does not significantly improve the  S.  aureus  growth  inhibition,  and  bacteria  multiply  at  a  similar  rate  (Table  4).  The  application  of  the  irradiation  process  improves  the  antibacterial  properties  of  the  following films: CTS+TA and CTS+FA both after 1 h and 2 h as a significant slowdown in  the bacterial multiplication rate is observed after 3 h. 

Table 4. The Staphylococcus aureus growth inhibition during incubation for a specific period of time  with the tested films (n = 3; max. SD = 0.03; * significantly different from non‐irradiated—p < 0.05; 

# significantly different from control—CTS—p < 0.05). 

McFarland Standard Values Specifying the Number of Staphylococcus aureus Bacteria 

Specimen  Non‐Irradiated 

CTS  CTS + CA  CTS + TA  CTS + FA 

Time [h]  iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria  0  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.5  0.50  1.5 × 108  0.50  1.5 × 108  0.48  1.4 × 108  0.48  1.4 × 108  1  0.81  2.4 × 108  0.81  2.4 × 108  0.80  2.4 × 108  0.82  2.5 × 108  2  1.89  5.7 × 108  1.90  5.7 × 108  1.85  5.6 × 108  1.82 #  5.5 × 108  3  2.51  7.5 × 108  2.52  7.6 × 108  2.46  7.4 × 108  2.47  7.4 × 108  4  >4  >12 × 108  >4    >12 × 108  >4  >12 × 108  >4  >12 × 108 

Specimen  irradiated 1 h 

CTS  CTS + CA  CTS + TA  CTS + FA 

Time [h]  iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria  0  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.5  0.50  1.5 × 108  0.50  1.5 × 108  0.47  1.4 × 108  0.51  1.5 × 108  1  0.79  2.4 × 108  0.80  2.4 × 108  0.82  2.5 × 108  0.82  2.5 × 108  2  1.91  5.7 × 108  1.87  5.6 × 108  1.83  5.5 × 108  1.82 #  5.5 × 108  3  2.49  7.5 × 108  2.49  7.5 × 108  2.37 *,#  7.1 × 108  2.28 *,#  6.8 × 108  4  >4    >12 × 108  >4    >12 × 108  >4    >12 × 108  >4    >12 × 108 

Specimen  irradiated 2 h 

CTS  CTS + CA  CTS + TA  CTS + FA 

Time [h]  iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria  0  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.5  0.51  1.5 × 108  0.47  1.4 × 108  0.48  1.4 × 108  0.51  1.5 × 108 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(9)

1  0.82  2.5 × 108  0.81  2.5 × 108  0.81  2.4 × 108  0.81  2.4 × 108  2  1.86  5.6 × 108  1.91  5.7 × 108  1.83  5.5 × 108  1.81 #  5.4 × 108  3  2.52  7.6 × 108  2.51  7.5 × 108  2.34 *,#  7.0 × 108  2.20 *,#  6.6 × 108  4  >4    >12 × 108  >4    >12 × 108  >4    >12 × 108  >4    >12 × 108 

In  the  case  of  E.  coli,  chitosan‐based  films  containing  caffeic  and  ferulic  acid  are  characterized by a significantly greater bacterial growth inhibition in comparison to that  of pure chitosan films (Table 5). The irradiation process also improves the antibacterial  properties  of  CTS+CA  and  CTS+FA  after  1  h  irradiation  and  CTS+CA,  CTS+TA  and  CTS+FA after 2 h exposition to UVC against S. aureus. The CTS+FA film shows particularly  favorable antibacterial properties as after 2 h of the experiment the bacteria multiplication  slows down almost twice (2.67 vs. 1.39 iMS). 

When analyzing the obtained bacterial growth inhibition results, we can assume that  irradiation  positively  influences  the  antibacterial  properties  of  the  obtained  polymeric  films.  The  CTS+FA  shows  the  greatest  antibacterial  properties  against  the  two  tested  bacteria. Then, CTS+TA is most effective in the case of S. aureus or CTS+CA—in the case  of E. coli. 

Table 5. The Escherichia coli growth inhibition during incubation with the tested films (n = 3; max. 

SD = 0.03; * significantly different from non‐irradiated—p < 0.05; # significantly different from  control—CTS—p < 0.05). 

McFarland Standard Values Specifying the Number of Escherichia coli Bacteria 

Specimen  Non‐Irradiated 

CTS  CTS + CA  CTS + TA  CTS + FA 

Time [h]  iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria  0  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.5  0.53  1.6 × 108  0.51  1.5 × 108  0.50  1.5 × 108  0.52  1.6 × 108  1  0.92  2.8 × 108  0.97  2.9 × 108  0.81 #  2.4 × 108  0.75 #  2.3 × 108  2  2.67  8.0 × 108  2.45 #  7.4 × 108  2.62  7.9 × 108  1.62 #  4.9 × 108  3  >4  >12 × 108  >4  >12 × 108  >4  >12 × 108  2.97  8.9 × 108 

4  >4    >12 × 108 

Specimen  irradiated 1 h 

CTS  CTS + CA  CTS + TA  CTS + FA 

Time [h]  iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria  0  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.5  0.51  1.5 × 108  0.52  1.6 × 108  0.50  1.6 × 108  0.51  1.5 × 108  1  0.92  2.8 × 108  0.89 *  2.7 × 108  0.82 #  2.5 × 108  0.71 #  2.1 × 108  2  2.65  8.0 × 108  2.33 *,#  7.0 × 108  2.63  7.9 × 108  1.46 *,#  4.4 × 108  3  >4  >12 × 108  >4  >12 × 108  >4  >12 × 108 2.85 *,#  8.6 × 108 

4  >4    >12 × 108 

Specimen  irradiated 2 h 

CTS  CTS + CA  CTS + TA  CTS + FA 

Time [h]  iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria 

iMS 

App. 

number of  bacteria  0  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.30  0.9 × 108  0.5  0.51  1.5 × 108  0.50  1.5 × 108  0.50  1.5 × 108  0.51  1.5 × 108 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(10)

1  0.94  2.8 × 108  0.86 *  2.6 × 108  0.82 #  2.5 × 108  0.69 *,#  2.1 × 108  2  2.66  8.0 × 108  2.3 *,#  6.9 × 108  2.46 *,#  7.4 × 108  1.39 *,#  4.2 × 108  3  >4  >12 × 108  >4  >12 × 108  >4  >12 × 108 2.32 *,#  7.0 × 108 

4  >4  >12 × 108 

2.8. Adhesion of Bacteria to the Film Surface 

The  surface  of  films  after  2  h  irradiation  was  smooth  and  homogeneous  with  no  defects.  To  evaluate  whether  the  sterilization  process  somehow  affects  the  biofilm  formation  on  the  films  surface,  SEM  observations  were  made  (Figure  5).  The  S.  aureus  biofilm was found on the surface of each type of film, however, for CTS+TA, it was much  less developed. The E. coli biofilm was not observed on the CTS+TA surface and also for  CTS+FA its formation was weakened. Thereby, we assume that CTS+TA is characterized  by the most favorable properties for inhibition of the bacterial adhesion to the surface. 

By comparing the two bacterial experiments, we can assume that CTS+FA after 2 h  irradiation shows the most effective properties for inhibiting bacteria in a liquid solution  (up to 4 h), but CTS+TA shows the most favorable bacteria inhibition to the surface (up to  14 days). 

Figure  5.  Comparison  of  bacterial  adhesion  to  the  films  surface  after  14  days  of  incubation  in  a  bacterial suspension for Figure 2. h: CTS (A–C), CTS+FA (D–F), CTS+CA (G–I), CTS+TA (J–L) as  control  (A,D,G,J),  Staphylococcus  aureus  (B,E,H,K),  Escherichia  coli  (C,F,I,L)  (SEM  5000×;  the  presented pictures are representative for 3 experiments). 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(11)

3. Discussion 

Phenolic acids act as chitosan cross‐linkers, which has already been reported in the  literature  [24–26].  Moreover,  they  have  interesting  active  properties,  antibacterial  and  antiviral for instance [27]. After addition into chitosan, phenolic acids interact with amine  and  hydroxyl  groups  of  the  polymer  chain  by  hydrogen  bonds  [28]  which  causes  significant changes in the material structure as well as its properties. A short time UVC  light  application  accompanied  by  the  material  itself  sterilization  contributes  to  a  more  homogenous  structure  formation  in  the  films  as  well  as  pores  elimination.  It  may  be  related to a  photocrosslinking process occurring  during chitosan sample irradiation by  UVC  [29].  On  the  other  hand,  we  have  found  essential  changes  in  the  CTS+TA  and  CTS+CA films surface after 2 h irradiation, such as appearance of new pores. We assume  it may be caused by the photodegradation process and such a phenomenon has previously  been  observed  [30].  Our  results  may  be  associated  with  the  phenolic  acids  chemical  structures  in  which  especially  tannic  acid  bears  much  more  OH  groups  sensitive  to  photodegradation [31]. After exposure to UVC, the films surface remains flat and smooth,  and  even  the  roughness  parameters  are  reduced.  Similar  results  were  obtained  by  Kowalonek [32,33] and Chełminiak‐Dudkiewicz [34]. 

As  a  result  of  phenolic  acids  addition  to  chitosan,  an  improvement  in  mechanical  parameters  is  observed.  During  irradiation  with  UVC  light,  two  processes  are  competitive:  photocrosslinking  and  photodegradation.  It  may  be  noticed  that  for  films  obtained from pure chitosan mainly the photocrosslinking process occur. After phenolic  acids  addition,  only  the  photodegradation  process  was  observed  as  the  exposure  of  chitosan  functional  groups  is  lower  than  in  the  case  of  chitosan  without  additives. 

Nevertheless, only the ferulic acid addition results in a significant decrease in mechanical  parameters, because those films especially degrade upon exposure to UVC. 

Generally, the addition of phenolic acids does not cause significant changes in films  surface properties. The results show that groups which reveal affinity to water are surface‐

oriented and change the surface properties. The wettability of each type of film decreased  after the UVC irradiation. The dispersive component value is much higher than of a polar  component despite the polar groups’ presence. Irradiation is not influenced by the surface  free energy as well as the value of polar and dispersive components. 

Different  thermal  behaviors  of  pure  chitosan  and  chitosan/phenolic  acid  were  previously successfully evaluated by the DSC technique [35]. A thermal analysis showed  that all the changes which resulted from the samples heating are endothermal (ΔH > 0). 

DSC thermograms showed differences in films with phenolic acids after 2 h irradiation. 

In the case of films of chitosan with each phenolic acid, an additional peak is observed. 

Thereby, we may assume that the same changes occur after exposure to UVC and may be  associated with the degradation processes. The UVC light may change the intermolecular  hydrogen bonds orientation [36]. 

We observed better antimicrobial properties of chitosan films modified by phenolic  acids  against  both,  Gram‐positive  and  Gram‐negative  bacteria.  Phenolic  acids  have  antimicrobial properties what have been already reported [37]. Lee at al. [38] showed that  chitosan/gallic acid show antimicrobial activity against food pathogens. Božič et al. [39] 

confirmed  antimicrobial  properties  of  chitosan/caffeic  acid  materials.  The  antibacterial  activity against a wide range of foodborne pathogens and spoilage bacteria was proven  for  chitosan/ferulic  acid films  by  Chatterjee  et al.  [40]. Our research confirmed  that the  addition  of  phenolic  acids  improves  the  antibacterial  activity  of  chitosan‐based  films  against S. aureus and E. coli. Our results are in line with the study carried out by Wang et  al.  [41].  They  determined  the  CTS+CA  as  the  most  effective  bio‐based  food  packaging. 

Moreover, the exposure of the films based on chitosan/ellagic acid to intense UV radiation  did not alter any of their properties [16,42]. Our previous studies of UVC influence on the  chitosan/tannic acid films showed that it modifies the material properties. However, we  did not consider their antibacterial activity [43]. 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(12)

In  the  present  experiment,  the  influence  of  UVC  on  the  antibacterial  properties  of  films obtained from chitosan/phenolic acids has been studied. We have found that this  process  may  contribute  to  the  improvement  of  antibacterial  properties  of  films.  In  our  opinion,  the  exposure  to  UVC  light  influenced  the  hydrogen  bonds  of  the  obtained  materials and caused microstructure changes, especially after prolonged exposure. The  most effective material to offer as food packaging is, in our opinion, chitosan with ferulic  acid,  as  it  exhibits  the  most  effective  antimicrobial  activity.  Moreover,  it  should  be  emphasized that the biofilm formation on its surface was not observed. 

Summarizing, the UVC radiation seems to be an effective and safe method for the  sterilization  of  chitosan/phenolic  acids  thin  films,  but  it  may  also  contribute  to  their  smoothness  improvement,  a  more  porous  microstructure  formation  as  well  as  the  antimicrobial  properties  activation  in  those  materials.  All  these  improvements  are  exceptionally beneficial for potential applications of films as food packaging. However,  longer  irradiation  (2  h)  causes  more  degenerative  changes  in  film  structures,  which  adversely affects their mechanical properties. 

4. Materials and Methods  4.1. Materials 

Chitosan (CTS,  deacetylation  degree:  78%,  1.8 ×  106 D)  and  phenolic  acids  (tannic  acid—TA,  Mv  =  1701.2  g/mol;  ferulic  acid—FA,  trans‐ferulic  acid,  >99%,  Mv  =  194.19  g/mol;  and  caffeic  acid—CA,  >98%,  Mv  =  180.16  g/mol)  were  purchased  from  Sigma‐

Aldrich (Poznan, Poland). Acetic acid was purchased from POCH (Gliwice, Poland). 

4.2. Samples Preparation 

Chitosan was dissolved in 0.1 M acetic acid at 2% concentration. Phenolic acids were  also  dissolve  in  0.1  M  acetic  acid,  at  1%  concentration,  each  compound  separately.  A  chitosan solution was mixed with a magnetic stirrer with 10 v/v phenolic acid solutions  addition.  Mixtures  (40  mL)  were  then  placed  in  plastic  holders  (10  cm  ×  10  cm)  to  evaporate the solvent (room conditions, 72 h). 

Thin films were exposed to UVC light at 254 nm wavelength (ULTRAVIOL NBV 15  lamp, intensity: 18 W/m2) for 1 and 2 h. Films were irradiated in the distance of 5 cm from  the lamp. Samples without the UV exposure were left as control. 

4.3. Fourier Transform Infrared Spectroscopy—Attenuated Total Reflectance (FTIR–ATR)  FTIR‐ATR spectra were performed for each type of sample in the range 4000–650 cm−1  with  the Nicolet  iS10  spectrometer (Thermo  Fisher Scientific  Inc.,  Waltham, MA,  USA)  equipped with a Ge single crystal. The spectra were recorded at the resolution of 4 cm−1  and 64 scans in the wavenumber range 600–4000 cm−1, and normalized. They were found  in the absorbance mode. 

4.4. Scanning Electron Microscopy (SEM) 

A Scanning Electron Microscope (SEM; LEO Electron Microscopy Ltd., England) was  used to observe the cross‐section morphology of the obtained films. SEM was also used  to observe the bacteria adhered to the material surface. In the both analyses, films were  sputter‐coated with gold, prior to the observation. 

4.5. Atomic Force Microscopy (AFM) 

Surface roughness was analyzed at room temperature with the use of a microscope  with a scanning SPM probe of the NanoScope MultiMode type (Veeco Metrology, Inc.,  Santa Bar‐bara, CA, USA) which operated in a tapping mode. Films (1 cm × 1 cm) were  prepared and underwent the analysis. Surface roughness was determined by measuring  two parameters (n = 5)—the root‐mean‐square (Rq) roughness and the arithmetic mean  (Ra) within the Nanoscope v6.11 software (Bruker Optoc GmbH, Ettlingen, Germany). 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(13)

4.6. Differential Scanning Calorimeter (DSC) 

Differential  scanning  calorimetry  measurements  were  carried  out  with  differential  scanning calorimeter equipment (NETZSCH Phoenix DSC 204 F1) at the heating rate of  10 °C/min, temperature range from 20 to 250 °C in nitrogen atmosphere with the flow of  40  mL/min.  The  samples  (n  =  5,  weight  1.0–1.5  mg)  were  placed  in  the  aluminum  measuring pans. 

4.7. Mechanical Properties 

The mechanical properties were measured using a Universal Testing Machine (Z.05,  Zwick/Roell,  Ulm,  Germany).  The  measurements  (n  =  10)  ware  carried  out  with  the  parameters of the initial force at 0.1 MPa and crosshead speed fixed at 5 mm/min. The  Young Modulus, maximum tensile strength and elongation at break were calculated with  the testXpert II program. 

4.8. Surface Free Energy 

Surface  free  energy—IFT(s),  its  polar—IFT(s,P)  and  dispersive—IFT(s,D)  components can be calculated by the contact angle measurement. In this measurement,  the non‐covalent forces between the liquid and film surface are formed by Owens‐Wendt  method  [44].  The  contact  angles  of  the  liquids  (glycerin  and  diiodomethane)  were  measured  at  a  constant  temperature  value,  using  a  goniometer  equipped  with  a  drop  shape analysis system (DSA 10 Control Unit, Krüss, Germany). 

4.9. Antimicrobial Activity 

Bacterial growth inhibition was checked by measuring the cultured bacterial broth  turbidity according to McFarland standards [45] with an assumption that there is a direct  relation between the solution turbidity and the number of bacteria, and 1 McFarland index  (iMS)  corresponds  to  3  ×  108  CFU/mL.  Two  bacterial  strains  were  used  for  the  tests: 

Staphylococcus aureus (ATCC 25923) and Escherichia coli (ATCC 35218), selected as various  Gram groups representatives [46]. The study covered the tested films incubation (n = 3) in  2 mL of the bacterial solution and its optical density measurement with DensiChEK Plus  (BioMerieux, Montreal, QC, Canada). The maximum measuring range of the device is 4  iMS; hence, the readings lasted 4 h. The bacteria were suspended in a Trypticase Soy Broth  (Merck, Darmstadt, Germany), incubated at 37 °C, and their initial concentration for the  tests  was  0.3  iMS.  Furthermore,  the  bacteria  adhesion  degree  to  the  films  surface  was  evaluated. The tests were performed by the specimens immersion in 3 mL of the above  mentioned  bacterial  solution  with  1  ×  108  CFU/mL  inoculum  (n  =  3)  and  14  days  long  incubation at 37 °C. A control sample was incubated in a solution without the addition of  bacteria. 

4.10. Statistical Analysis 

Statistical analysis of the data was performed using commercial software (SigmaPlot  14.0, Systat Software, San Jose, CA, USA). The Shapiro–Wilk test was used to assess the  normal distribution of the data. All of the results were statistically analyzed using one‐

way  analysis  of  variance  (one‐way  ANOVA)  and  are  presented  as  a  mean  ±  standard  deviation (SD). Multiple comparisons between means were performed using the Student  t‐test with the statistical significance set at p < 0.05. 

   

Downloaded from mostwiedzy.pl

(14)

5. Conclusions 

The addition of phenolic acids improves the physicochemical properties of chitosan‐

based films as they act as cross‐linkers. Between them and chitosan, hydrogen bonds are  formed. Moreover, films with phenolic acids showed better antimicrobial activity against  both, Gram‐positive and Gram‐negative bacteria. Furthermore, the inhibition of biofilm  formation was observed. Based on the obtained results, we confirmed that the sterilization  of  chitosan/phenolic  acids  films  by  the  exposure  to  UVC  light  is  effective.  Both,  the  physicochemical  properties  of  materials  before  and  after  exposure  as  well  as  their  antimicrobial activity were compared. Chitosan composed with ferulic acid showed the  most suitable properties required for food‐packaging. Comparing the material features,  we  observed  that  2  h  exposure  may  initiate  the  photodegradation  process.  Hence,  we  recommend 1 h exposure as a standard sterilization process of food‐packaging materials  composed of chitosan with phenolic acids addition. 

Author  Contributions:  Conceptualization,  B.K.‐S.;  methodology,  B.K.‐S.,  M.W.  and  A.P.;  formal  analysis, O.M. and L.Z.; investigation, B.K.‐S., M.W. and E.O.‐K.; resources, B.K.‐S.; data curation,  B.K.‐S.  and  M.W.;  writing—original  draft  preparation,  B.K.‐S.  and  M.W.;  writing—review  and  editing, E.O.‐K. and A.P.; visualization, B.K.‐S.; supervision, B.K.‐S.; project administration, B.K.‐S.; 

funding  acquisition,  B.K.‐S.  All  authors  have  read  and  agreed  to  the  published  version  of  the  manuscript. 

Funding:  Financial  support  for  this  study  was  provided  by  Nicolaus  Copernicus  University  in  Torun, Poland (282/2021 IDUB SD). 

Institutional Review Board Statement: Not applicable. 

Informed Consent Statement: Not applicable. 

Data Availability Statement: The data presented in this study are available on request from the  corresponding author. The data are not publicly available due to project realization. 

Conflicts of Interest: The authors declare no conflict of interest. 

References 

1. McDonnell, G.; Dehen, C.; Perrin, A.; Thomas, V.; Igel‐Egalon, A.; Burke, P.A.; Deslys, J.P.; Comoy, E. Cleaning, disinfection  and sterilization of surface prion contamination. J. Hosp. Infect. 2013, 85, 268–273. 

2. Walker,  J.T.  The  importance  of  decontamination  in  hospitals  and  healthcare. In  Decontamination  in  Hospitals  and  Healthcare; 

Walker, J.T., Ed.; Public Health England: Birmingham, UK, 2014; pp. 3–19. 

3. Elieh‐Ali‐Komi, D.; Hamblin, M.R. Chitin and chitosan: Production and application of versatile biomedical nanomaterials. Int. 

J. Adv. Res. 2016, 4, 411–427. 

4. Ahmadi, F.; Oveisi, Z.; Mohammadi Samani, S.; Amoozgar, Z. Chitosan based hydrogels: Characteristics and pharmaceutical  applications. Res. Pharm Sci. 2015, 10, 1–16. 

5. Ziegler‐Borowska,  M.;  Węgrzynowska‐Drzymalska,  K.;  Kaczmarek,  H.;  Goslinski,  T.;  Mlynaryczyk,  D.T.  Crosslinking  of  chitosan with dialdehyde chitosan as a new approach for biomedical applications. Materials 2020, 13, 3413. 

6. Shah, R.; Stodulka, P.; Skopalova, K.; Saha, P. Dual crosslinked collagen/chitosan film for potential biomedical applications. 

Polymers 2019, 11, 2094. 

7. Moeini,  A.;  Pedram,  P.;  Makvandi,  P.;  Malinconico,  M.;  d’Ayala,  G.G.  Wound  healing  and  antimicrobial  effect  of  active  secondary metabolites in chitosan‐based wound dressings: A review. Carbohyd. Polym. 2020, 233, 115839. 

8. Kyselova, Z. Toxicological aspects of the use of phenolic compounds in disease prevention. Interdiscip. Toxicol. 2011, 4 173–183. 

9. Renard, C.M.G.C.; Watrelot, A.A.; Bourvellec, C.L. Interactions between polyphenols and polysaccharides: Mechanisms and  consequences in food processing and digestion. Trends Food Sci. Technol. 2017, 60, 43–51. 

10. Kaczmarek‐Szczepańska,  B.;  Miłek,  O.;  Michalska‐Sionkowska,  M.;  Osyczka,  A.M.  Bio‐studies  of  scaffolds  based  on  chitosan/tannic acid cross‐linked by glyoxal. Mater. Lett. 2021, 292, 129667. 

11. Pasanphan, W.; Chirachanchai, S. Conjugation of gallic acid onto chitosan: An approach for green and water‐based antioxidant. 

Carbohyd. Polym. 2008, 72, 169–177. 

12. Shaik, M.M.; Kowshik, M. Ellagic acid containing collagen‐chitosan scaffolds as potential antioxidative bio‐materials for tissue  engineering applications. Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater. 2019, 68, 208–215. 

13. Nunes,  C.;  Maricato,  E.;  Cunha,  A.;  Nunes,  A.;  Lopes  da  Silva,  J.A.;  Coimbra,  M.A.  Chitosan–caffeic  acid–genipin  films  presenting enhanced antioxidant activity and stability in acidic media. Carbohyd. Polym. 2013, 91, 236–243. 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(15)

14. Li, K.; Zhu, J.; Guan, G.; Wu, H. Preparation of chitosan‐sodium alginate films through layer‐by‐layer assembly and ferulic acid  crosslinking: Film properties, characterization, and formation mechanism. Int. J. Biol. Macromol. 2019, 122, 485–492. 

15. Kaczmarek, B.; Mazur, O. Collagen‐Based Materials Modified by Phenolic Acids—A Review. Materials 2020, 13, 3641. 

16. Vilela,  C.;  Pinto,  R.J.B.;  Coelho,  J.;  Domingues,  M.R.M.;  Daina,  S.;  Sadocco,  P.;  Santos,  S.A.O.;  Freire,  C.S.R.  Bioactive  chitosan/ellagic acid films with UV‐light protection for active food packaging. Food Hydrocoll. 2017, 73, 120–128. 

17. Aljawish, A.; Chevalot, I.; Jasniewski, J.; Scher, J.; Muniglia, L. Enzymatic synthesis of chitosan derivatives and their potential  applications. J. Mol. Catal. B: Enzym. 2015, 112, 25–39. 

18. Hu,  B.;  Wang,  Y.;  Xie,  M.;  Hu,  G.;  Ma,  F.;  Zeng,  X.  Polymer  nanoparticles  composed  with  gallic  acid  grafted  chitosan  and  bioactive peptides combined antioxidant: Anticancer activities and improved delivery property for labile polyphenols. J. Funct. 

Foods 2015, 15, 593–603. 

19. Liu, J.; Meng, C.; Wang, X.; Chen, Y.; Kan, J.; Jin, C. Effect of protocatechuic acid‐grafted‐chitosan coating on the postharvest  quality of Pleurotus eryngii. J. Agric. Food Chem. 2016, 64, 7225–7233. 

20. Queiroz, M.F.; Melo KR, T.; Sabry, D.A.; Sassaki, G.L.; Rocha HA, O. Does the Use of Chitosan Contribute to Oxalate Kidney  Stone Formation? Mar. Drugs 2014, 13, 141–158. 

21. Jakubowska, E.; Gierszewska, M.; Nowaczyk, J.; Olewnik‐Kruszkowska, E. Physicochemical and storage properties of chitosan‐

based films plasticized with deep eutectic solvent. Food Hydrocoll. 2020, 108, 106007. 

22. Sarjit, A.; Tan, S.M.; Dykes, G.A. Surface modification of materials to encourage beneficial biofilm formation. Bioengineering  2015, 2, 404–422. 

23. Vishnu,  J.;  Calin,  M.;  Pilz,  S.;  Gebert,  A.;  Kaczmarek,  B.;  Michalska‐Sionkowska,  M.;  Hoffmann,  V.;  Manivasagam,  G. 

Superhydrophilic nanostructured surfaces of beta Ti 29Nb alloy for cardiovascular stent applications. Surf. Coat. Technol. 2020,  396, 125965. 

24. Kaczmarek,  B.;  Sionkowska,  A.;  Otrocka‐Domagała,  A.;  Polkowska,  I.  In  vivo  studies  of  novel  scaffolds  with  tannic  acid  addition. Polym. Degrad. Stab. 2018, 158, 26–30. 

25. Rivero, S.; Garcia, M.A.; Pinotti, A. Crosslinking capacity of tannic acid in plasticized chitosan films. Carbohydr. Polym. 2010, 82,  270–276. 

26. Strauss, G.; Gibson, S.M. Plant phenolics as cross‐linkers of gelatin gels and gelatin‐based. Food Hydrocoll. 2004, 18, 81–89. 

27. Kaczmarek, B. Tannic acid with antiviral and antibacterial activity as a promising component of biomaterials—A minireview. 

Materials 2020, 13, 3224. 

28. Qiao, C.; Ma, X.; Zhang, J.; Yao, J. Molecular interactions in gelatin/chitosan composite films. Food Chem. 2017, 235, 45–50. 

29. Ding, H.; Li, B.; Liu, Z.; Liu, G.; Pu, S.; Feng, Y.; Jia, D.; Zhou, Y. Nonswelling injectable chitosan hydrogel via UV crosslinking  induced hydrophobic effect for minimally invasive tissue engineering. Carbohydr. Polym. 2020, 252, 117143. 

30. Bussiere,  P.‐O.;  Gardette,  J.‐L.;  Rapp,  G.;  Masson,  C.;  Therias,  S.  New  insights  into  the  mechanism  of  photodegradation  of  chitosan. Carbohydr. Polym. 2021, 259, 117715. 

31. Liao, J.; Brosse, N.; Pizzi, A.; Hoppe, S. Dynamically cross‐linked tannin as a reinforcement of polypropylene and uv protection  properties. Polymers 2019, 11, 102. 

32. Kowalonek, J. Studies of chitosan/pectin complexes exposed to UV radiation. Int. J. Biol. Macromol. 2017, 103, 515–524. 

33. Kowalonek, J. Surface and thermal properties of UV‐irradiated chitosan/poly(ethylene oxide) blends. J. Photochem. Photobiol. A  Chem. 2017, 348, 209–218. 

34. Chełminiak‐Dudkiewicz,  D.;  Ziegler‐Borowska,  M.;  Stolarska,  M.;  Sobotta,  L.;  Falkowski,  M.;  Mielcarek,  J.;  Goslinski,  T.; 

Kowalonek,  J.;  Węgrzynowska‐Drzymalska,  K.;  Kaczmrek,  H.  The  chitosan—Porphyrazine  hybrid  materials  and  their  photochemical properties. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2018, 181, 1–13. 

35. Thongchai, K.; Chuysinuan, P.; Thanyacharoen, T.; Techasakul, S.; Ummartyotin, S. Characterization, release, and antioxidant  activity of caffeic acid‐loaded collagen and chitosan hydrogel composites. J. Mater. Res. Technol. 2020, 9, 6512–6520. 

36. Wang, Y.; Yi, S.; Lu, R.; Sameen, D.E.; Ahmed, S.; Dai, J.; Qin, W.; Li, S.; Liu, Y. Preparation, characterization, and 3D printing  verification of chitosan/halloysite nanotubes/tea polyphenol nanocomposite films. Macromolecules 2021, 166, 32–44. 

37. Liu, J.; Pu, H.; Liu, S.; Kan, J.; Jin, C. Synthesis, characterization, bioactivity and potential application of phenolic acid grafted  chitosan: A review. Carbohydr. Polym. 2017, 174, 999–1017. 

38. Lee, D.‐S.; Woo, J.‐Y.; Ahn, C.‐B.; Je, J.‐Y. Chitosan‐hydroxycinnamic acid conjugates: Preparation, antioxidant and antimicrobial  activity. Food Chem. 2014, 148, 97–104. 

39. Božič,  M.;  Gorgieva,  S.;  Kokol,  V.  Laccase‐mediated  functionalization  of  chitosan  by  caffeic  and  gallic  acids  for  modulating  antioxidant and antimicrobial properties. Carbohydr. Polym. 2012, 87, 2388–2398. 

40. Chatterjee, N.S.; Panda, S.K.; Navitha, M.; Asha, K.K.; Anandan, R.; Mathew, S. Vanillic acid and coumaric acid grafted chitosan  derivatives: Improved grafting ratio and potential application in functional food. J. Food Sci. Technol. 2015, 52, 7153–7162. 

41. Wang, Y.; Xie, M.; Ma, G.; Fang, Y.; Yang, W.; Ma, N.; Fang, D.; Hu, Q.; Pei, F. The antioxidant and antimicrobial activities of  different phenolic acids grafted onto chitosan. Carbohydr. Polym. 2019, 225, 115238. 

42. Liang,  J.;  Wang,  R.;  Chen,  R.  The  Impact  of  Cross‐linking  Mode  on  the  Physical  and  Antimicrobial  Properties  of  a  Chitosan/Bacterial Cellulose Composite. Polymers 2019, 11, 491. 

43. Sionkowska, A.; Kaczmarek, B.; Gnatowska, M.; Kowalonek, J. The influence of UV‐irradiation on chitosan modified by the  tannic acid addition. J. Photochem. Photobiol. B Biol. 2017, 148, 333–339. 

Downloaded from mostwiedzy.pl

(16)

44. Prus‐Walendziak,  W.;  Kozlowska,  J.  Design  of  sodium  alginate/gelatin‐based  emulsion  film  fused  with  polylactide  microparticles charged with plant extract. Materials 2021, 14, 745. 

45. Zapata,  A.;  Ramirez‐Arcos,  S.  A  comparative  study  of  McFarland  turbidity  standards  and  the  Densimat  photometer  to  determine bacterial cell density. Curr. Microbiol. 2015, 70, 907–909. 

46. Chawla,  R.;  Sivakumar,  S.;  Kaur,  H.  Antimicrobial  edible  films  in  food  packaging:  Current  scenario  and  recent  nanotechnological advancements—A review. Carbohydr. Polym. Technol. Appl. 2021, 2, 100024. 

Downloaded from mostwiedzy.pl

Cytaty

Powiązane dokumenty

When evaluating the effect of the type of the ester-forming alcohol on the potential shortening of pressing time for particleboards it was shown that all types of esters added to

K EY WORDS : ashes from biomass, fertilization, light soil, chemical composition, Miscanthus sacchariflorus... Ze wzglêdu na coraz szersze stosowanie biomasy w przemyœle

The most active compound against dicotyledons weed species being the halogenoanilides derivatives of dichlorophenoxyacetic acids, next the salts and free acids,

The aim of this review is to summarize and give an overview of the sources, properties, and methods that have been developed to improve the extraction and analysis of

Analyzing the values of parameters characterizing the porous structure of both investigated phenolic-formaldehyde resins one can state that the resin PHA-1 has higher specific

We hypothesized that this combination of chitosan derivatives and coating strategy would yield stable multifunctional coatings, because the plasma-treatment would result in a

The chemical structure, morphology, hardness, thermal properties, viscoelastic properties, and sorption properties in relation to water and oil of PUR and PUR+Ch foams were